Astronomen hebben een zeldzaam patroon gedetecteerd in de röntgenuitbarstingen die afkomstig zijn van een neutronensterrensysteem op niet meer dan 16.300 lichtjaar afstand.
Dat sterrenstelsel, MAXI J1621−501, verscheen voor het eerst op 9 oktober 2017, in gegevens van de Swift / XRT Deep Galactic Plane Survey als een vreemd punt in de ruimte dat onvoorspelbaar flitste met röntgenstralen. Dat was een teken, schreven onderzoekers in een nieuw artikel, van een binair systeem dat zowel een normale ster als een neutronenster of een zwart gat bevat. Zowel neutronensterren als zwarte gaten kunnen onvoorspelbare röntgenpatronen creëren omdat ze materie van hun begeleidende sterren absorberen, maar op heel verschillende manieren.
In zwarte gaten, zoals WordsSideKick.com eerder heeft gemeld, komen de röntgenstralen van materie die versnelt tot extreme snelheden en enorme wrijving veroorzaakt wanneer deze naar de zwaartekracht valt. In neutronensterren - supergrote lijken van gigantische sterren die explodeerden maar niet zijn ingestort in singulariteiten - komen de röntgenstralen van thermonucleaire explosies op hun buitenste korsten. Iets zorgt ervoor dat atomen samensmelten op de buitenste delen van deze vreemde sterren, waardoor enorme energieën vrijkomen die meestal alleen diep in de sterren worden gevonden (evenals in de kernen van krachtige waterstofbommen). Een deel van die energie ontsnapt als röntgenlicht.
Als materie van een normale ster in een supertiny, superzware neutronenster valt, creëren deze thermonucleaire explosies paddestoelwolken die helder genoeg zijn om te zien met röntgentelescopen. De auteurs van dit nieuwe artikel, dat op 13 augustus online is verschenen in het preprint-tijdschrift arXiv, laten zien dat de röntgenuitbarstingen van MAXI J1621−501 afkomstig zijn van thermonucleaire explosies op het oppervlak van de neutronenster van het duo - en dat het licht van die thermonucleaire explosies volgen een patroon dat zich ongeveer elke 78 dagen herhaalt.
De bron van dat patroon is niet helemaal duidelijk. Wetenschappers hebben slechts ongeveer 30 andere lichten in de ruimte gevonden die op deze manier flikkeren, schreven de onderzoekers. Ze verwijzen naar patronen als deze als 'superorbitale perioden'. Dat komt omdat het patroon een cyclus volgt die veel langer duurt dan de baan van dubbelsterren om elkaar heen, wat in het geval van MAXI J1621−501 slechts 3 tot 20 uur duurt.
De beste verklaring voor deze periode van 78 dagen, schreven de auteurs, komt uit een paper dat in 1999 werd gepubliceerd in het tijdschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Neutronensterren in binaire systemen zoals deze, schreven de auteurs, worden omringd door wervelende wolken van materiaal dat van de gewone ster naar de neutronenster wordt gezogen, waardoor een draaiende, gasachtige rok ontstaat die een accretieschijf wordt genoemd.
Een eenvoudig model van die wolkenschijven suggereert dat ze altijd in één richting zijn uitgelijnd - ze zouden er net zo uitzien als de ringen die Saturnus omcirkelen als je de planeet in de ruimte zou volgen en vanaf de rand zou staren. In dat model zou je nooit enige verandering in het röntgenlicht zien, omdat je altijd op dezelfde plek naar de aanwasschijf tussen jou en de neutronenster zou staren. De enige verandering in het licht zou afkomstig zijn van veranderingen in de thermonucleaire explosies zelf.
Maar de realiteit is ingewikkelder. Wat waarschijnlijk zal gebeuren, schreven de auteurs, is dat de wervelende schijf rond de neutronenster in dit binaire systeem vanuit het perspectief van de aarde wiebelt, als een top die op het punt staat om te kantelen. Soms plaatst de schommeling meer schijf tussen de neutronenster en de aarde, soms minder. We kunnen de schijf zelf niet zien. Maar als die schommeling plaatsvindt en de schijf elke 78 dagen tussen ons en de ster kruist, zou dit het patroon creëren dat astronomen hebben waargenomen.
Astronomen keken naar MAXI J1621−501 gedurende 15 maanden na de ontdekking van 2017, schreven de onderzoekers en zagen het patroon zes keer herhalen. Het herhaalde zich niet perfect, en er waren andere, kleinere dipjes in het röntgenlicht. Maar de wiebelende schijf blijft verreweg de best mogelijke verklaring voor dit rare röntgenpatroon in de ruimte.
